三峡永久船闸输水洞衬砌施工期温度与应力监测成果分析

介绍了三峡永久船闸输水隧洞衬砌混凝土温度与温度应力现场监测和裂缝观测成果.利用实测资料计算分析了输水隧洞衬砌混凝土边墙和顶拱的温度应力.采用弹性徐变温度应力理论分析了大型隧洞衬砌混凝土的温度与温度应力变化特点,并与实测值进行了比较.根据实测结果与理论分析,提出了大型隧洞衬砌混凝土施工期的温控有效措施:降低水化热温升、加强早期养护和冬季保温.     

水工隧洞混凝土衬砌地震动响应过程分析

地震作用下水工隧洞混凝土衬砌结构的动态响应是工程设计和安全评估的重要内容,而建立科学合理的混凝土动力本构模型以及内水与衬砌动力耦合作用分析方法是衬砌结构抗震研究的关键环节。基于应变空间静力损伤本构的基本思路,对三维应力状态下混凝土静态拉、压损伤变量进行定义和求解;在此基础上,考虑静、动态荷载作用下混凝土本构关系曲线的相似性特点,建立了适宜编程的混凝土动态损伤本构模型。基于单相固体介质和流体介质动力分析的显式有限元法,结合耦合界面的边界条件,建立了水工隧洞内水与衬砌耦合作用的动力显式有限元分析模型,该方法可以直接进行逐步积分,无需联立方程组求解,大大简化了计算过程,可以方便地用于分析多种介质的波动传播问题。针对某水电站引水隧洞工程进行了实例分析,计算结果表明：1)各部位混凝土衬砌处于同步震动状态,但腰拱部位位移明显小于顶拱和底拱部位;2)地震作用下混凝土衬砌迅速进入损伤开裂状态,腰拱部位衬砌应力增加明显,损伤破坏严重;3)开裂破坏区由腰拱逐渐向两端扩展,与内水直接作用的内层衬砌结构是抗震设计的薄弱环节。该模型能够合理地反映水工隧洞混凝土衬砌的地震动响应特性,并为水工隧洞抗震设计提供了一种有效的分析方法。     

特大断面隧洞钢模台车的设计和应用

结合洮河九甸峡水利枢纽导流隧洞混凝土衬砌施工实例,对比分析了2种隧洞混凝土衬砌方案的优缺点,选择了利用全液压钢模台车进行洞身混凝土衬砌.详细介绍了钢模台车的自行设计、制作安装、施工工艺及使用效果,总结出在特大断面隧洞洞身混凝土衬砌施工中,采用全液压钢模台车具有其他施工方案无可比拟的优越性.实践证明:该方案是经济、合理、可行的,为以后在同类型隧洞洞身混凝土衬砌施工提供了施工依据.     

园形压力隧洞的计算

本文在考虑围岩和衬砌变形协调的基础上,同时考虑到围岩内结构力对衬砌应力的影响,衬砌裂缝的扩展(向围岩内),以及衬砌裂缝部分和未裂缝部分的工作特点等因素,分别探讨了园形无衬砌隧洞,有混凝土衬砌的隧洞和有钢筋混凝衬砌的隧洞的计算方法,对目前设计中所沿用的园形压力隧洞的计算方法作了改进。     

小浪底工程高标号隧洞衬砌混凝土温控标准分析

混凝土设计标号采用圆柱坐标差分法 ,对小浪底工程隧洞衬砌混凝土施工期的温度及温度应力进行了分析 ,利用前后时段的温差 ,计算各时段混凝土温度自生应力及混凝土和围岩在接触面径向变位相容的约束应力 ,叠加计算温度弹性应力 ,由当量松弛系数法计算温度徐变应力 .确定了不同混凝土等级、不同衬砌厚度的温控标准和衬砌分段长度 .与实测资料对比 ,计算温度与实测温度接近     

压力隧洞高效预应力混凝土衬砌的设计与应用

概括介绍了高效预应力混凝土技术在国内外压力隧洞衬砌中的应用状况,借鉴多个工程的成功经验,提出了压力隧洞高效预应力混凝土衬砌的荷载及其效应组合、设计原则和计算方法,供相关工程设计参考.     

基于黏结单元力学参数随机赋值的压力隧洞衬砌水力劈裂分析

压力隧洞衬砌水力开裂的随机性威胁深埋压力隧洞的安全运行。为准确模拟内水压作用下压力隧洞衬砌的随机水力劈裂过程,将混凝土衬砌视为两相介质,借助商业软件ABAQUS与MATLAB,结合用户材料子程序二次开发,基于黏结单元力学参数的随机赋值理论,建立压力隧洞衬砌内水外渗下的随机水力劈裂模型。首先,借助ABAQUS用户材料子程序二次开发,改进传统孔压黏结单元本构关系;利用改进的孔压黏结单元模拟衬砌中的初始缺陷等弱相,采用Weibull分布描述弱相力学参数的随机性;利用实体孔压单元模拟衬砌强相,强相材料参数取混凝土力学参数均值;内水压力按体力施加,建立压力隧洞衬砌渗流–应力–劈裂耦合分析模型;利用MATLAB对模型前处理与后处理。以某大型物理模型试验为例,采用本文模型进行压力隧洞衬砌的水力劈裂全过程模拟。结果表明:压力隧洞衬砌在高内水压下,不可避免发生开裂,出现内水外渗;衬砌裂缝分布稀疏,具有一定随机性;衬砌开裂部位钢筋应力先增长后回缩,与内水压力关系密切,内水外渗改善衬砌受力状况;提出的模型较好地模拟了压力隧洞衬砌在内水压作用下的随机水力劈裂特征、裂缝分布,且钢筋应力计算结果与模型试验实测结果吻合较好,为压力隧洞衬砌水力劈裂分析提供了一种可靠的方法。     

高压隧洞透水衬砌结构研究

基于水荷载的面力和体力作用理论,建立轴对称计算模型,推导了考虑混凝土开裂特征与围岩开挖松动圈影响的相关计算公式,并编制了对应的计算程序,在此基础上实现了基于通用有限元计算平台的透水衬砌计算仿真分析.计算结果表明:采用体力理论时,钢筋应力和裂缝宽度均明显小于面力理论,围岩承担了绝大部分的水压力,充分体现了围岩是隧洞内水压力承载主体的设计理念,对于隧洞局部围岩条件较差区域仅通过增大钢筋用量不能有效控制隧洞的渗透流量,建议对衬砌外围软弱岩体进行局部置换.     

不同锈蚀度下深埋隧洞混凝土衬砌力学状态研究

基于Drucker-Prager准则,在平面应变条件下推导了不同锈蚀度下深埋圆形隧洞混凝土衬砌支承力的解析式.以香炉山深埋段隧洞为研究背景,通过解析法与数值模拟方法获取了5种不同锈蚀度下混凝土衬砌的受力状态,并将解析解与数值计算值进行了比较.结果表明:深埋条件下,衬砌拱顶内侧易产生应力集中,在施工及耐久性评价时,需对该...     

醴陵市官庄水库输水隧洞结构安全分析及处理

醴陵市官庄水库92号、105号和108号的输水隧洞,在长期的运行中隧洞衬砌混凝土出现了裂缝、渗漏和蜂窝麻面,目前隧洞仍处于带病工作状态,存在较大安全隐患.通过结构安全计算,分析其带病运行的原因,提出了处理意见.     

衬砌台车侧模斜撑改造方案

隧道衬砌台车是隧道衬砌施工的重要工具,隧道衬砌台车的结构质量将直接影响隧道衬砌质量,本文针对衬砌台车在单线隧道施工中不适于水沟边墙与衬砌边墙整体灌注这一技术难题,提出了具体改造措施,并取得了良好成效,值得广大同仁借鉴。     

摩擦提升机衬垫摩擦温度的近似计算

针对绝对滑动衬垫表面热流密度随时间变化的情况，依照求解热传导问题的积分法提出了计算多绳摩擦提升机衬垫摩擦温度的近似方法，并对其应用进行了分析和讨论．     

SH波作用下圆形衬砌与直线形裂纹的相互作用

研究SH波入射情况下圆形衬砌结构与直线形裂纹的相互作用问题.在含有圆形衬砌弹性空间上,考虑仅含衬砌结构的情况,求出应力,取时间谐和的出平面线源载荷作用时的位移函数基本解作为Green函数,利用裂纹的"人工切割",在裂纹实际存在区域加置与所求应力大小相等、方向相反的应力,从而构造出裂纹.文中给出圆形衬砌与裂纹同时存在情况下的位移、应力表达式,求解衬砌边的动应力集中问题.最后利用算例讨论裂纹对衬砌结构的动应力集中系数的影响.     

薄壁衬层再生复合管材层间界面力学行为分析

为研究薄壁衬层再生复合管材层间界面力学行为,对带腐蚀缺陷管钢与薄壁不锈钢衬层所组成的复合管材进行切向与法向拉伸破坏试验,基于试验结果,建立了带腐蚀缺陷管钢修复后的有限元分析模型.试验试件在切向力作用下的试验结果表明,随着带腐蚀缺陷管钢腐蚀程度的增加,粘结层与基层管钢剥离所占的比例逐渐减小,界面极限强度逐渐增大,界面黏聚...     

Research on Stress and Strength of High Strength Reinforced Concrete Drilling Shaft Lining in Thick Top Soils

High strength reinforced concrete drilling shaft linings have been adopted to solve the difficult problem of supporting coal drilling shafts penetrating through thick top soils. Through model experiments the stress and strength of such shaft linings are studied. The test results indicate that the load beating capacity of the shaft lining is very high and that the main factors affecting the load bearing capacity are the concrete strength, the ratio of lining thickness to inner radius and the reinforcement ratio. Based on the limit equilibrium conditions and the strength theory of concrete under multi-axial compressive stressed state, a formula for calculating the load-beating capacity of a high strength reinforced concrete shaft lining was obtained. Because the concrete in a shaft lining is in a multi-axial compressive stress state the compressive strength increases to a great extent compared to uni-axial loading. Based on experiment a formula for the gain factor in compressive strength was obtained： it can be used in the structural design of the shaft lining. These results have provided a basis for sound engineering practice when designing this kind of shaft lining structure.     

隧道复合式衬砌防水层破坏特性的里兹法分析

为了分析公路隧道防水层渗漏水产生的原因,应用平板大挠度理论中的里兹法,对隧道复合式衬砌防水层中的防水板在混凝土基体缺陷与水压力作用下的破坏特性进行研究,建立了长方形与椭圆形混凝土缺陷下防水板中心挠度公式与板内应力 应变计算公式,采用第一强度理论推导了防水板的临界深度及临界荷载.研究结果表明,防水板最大主应力在混凝土长方形基体缺陷下出现在长边中点,在椭圆形基体缺陷下出现在中心位置,防水板的破坏与混凝土基体缺陷的具体尺寸有关.研究结果将为选择合适的防水板,设计合理的防水设计方案,研究防水板的施工新工艺提供重要的参考依据.     

SH波作用下弧形裂纹对圆形衬砌动应力集中系数的影响

对SH波入射情况下弧形裂纹对圆形衬砌结构的影响情况进行了研究.在含有圆形衬砌弹性空间中,取时间谐和的出平面线源载荷作用时的位移函数基本解作为Green函数,首先考虑仅含衬砌结构的情况,求出应力,然后利用裂纹的"人工切割",在裂纹实际存在区域加置与所求应力大小相等、方向相反的应力,从而构造出裂纹.在此基础上给出圆形衬砌与裂纹同时存在情况下的位移、应力表达式,进而对衬砌动应力集中问题进行求解.利用算例讨论裂纹对衬砌结构的动应力集中系数的影响,裂纹的存在改变了系数分布情况,影响不可忽略.     

公路隧道衬砌有限元分析

衬砌内力的计算是公路隧道设计的关键问题,计算结果的准确性会影响结构的安全性与经济性.文中采用有限元分析软件MIDAS用有限元法计算衬砌的内力和变形.衬砌结构采用梁单元,围岩抗力采用面弹簧单元模拟,墙脚支座用点弹簧单元模拟,计算荷载为竖直方向和水平方向围岩压力.通过分析得到衬砌最大位移的大小和位置,衬砌结构的内力分布及数值大小.另外,根据分析结果得到抗力最大值为侧墙距墙脚1/3处,图形呈镰刀形分布,与经验确定的抗力分布图形式一致,分析结果和手算结果规律一致.     

单体铸造球铁活塞环"黑心"缺陷成因分析

以铸造缺陷统计分析及扫描电镜观察为依据,对国内球铁活塞环单体铸造难以起步的技术难题即普遍存在的“黑心”缺陷的成因及实质进行了初步分析,认为这是一种具有一定程度氧化的缩松缺陷．同时,还在实验室做了成功的验证,研制出的球铁活塞环没有出现“黑心”缺陷．     

隧道水平旋喷加固效果及不同工法对稳定性影响分析

针对软弱破碎围岩隧道施工极易失稳的问题,采用FLAC2D软件建模对软弱破碎围岩隧道的施工过程进行数值仿真模拟,分析了水平旋喷预加固的效果;探讨了CRD(center cross diagram)法和三台阶法对隧道施工稳定性的影响。研究结果表明:水平旋喷预加固有利于控制沉降和衬砌内力;CRD法最大沉降值、衬砌内力均比三台阶法小,应优先选用;CRD法的中台阶左侧开挖为关键环节,应及时施作衬砌。在此基础上提出了一系列施工优化方案,在厦门公路隧道中实施应用,取得良好的效果,对同类隧道施工具有重要参考意义。